Поворотно симметричных

diagonalis, от греч. diagonios - идущий от угла к углу) - разновидность поворотно-лопастной турбины. Отличит, особенности Д.г.: оси лопастей рабочего колеса расположены под острым углом к оси его вращения; втулка колеса не стесняет поток, что позволяет увеличивать число лопастей и устанавливать эти турбины на ГЭС с напорами до 200 м. Патент на Д.г. в 1932 получил амер. инж. Д.А. Бигс.

КАПСУЛЬНЫЙ ГИДРОАГРЕГАТ, б у л ь -бовый гидроагрегат, - горизонтальный, заключённый в металлич. кожух-капсулу (бульбу) осевой гидроагрегат с поворотно-лопастной турбиной и сочленённым с ней гидрогенератором. Капсулу располагают обычно в подводящей камере. К.г. применяют на низконапорных и приливных ГЭС.

Схема осевой поворотно-лопастной турбины: 1 - направляющий аппарат; 2- рабочее колесо

ДИАГОНАЛЬНАЯ ТУРБИНА (лат. diagonalis, от греч. diagonios — идущий от угла к углу) — разновидность поворотно-лопастной турбины. У Д. т. оси лопастей расположены под острым углом к оси вращения колеса. В гидроэнергетике Д. т. применяются при напорах до 200 м.

КАПСУЛЬНЫЙ ГИДРОАГРЕГАТ, б у л ь б 0-вый гидроагрегат, — состоит из осевой поворотно-лопастной гидротурбины и сочленённого с ней гидрогенератора, заключённого в капсулу (бульбу). Обычно капсула в потоке располагается горизонтально в подводящей камере. К. г. применяют на низконапорных и приливных ГЭС. Мощность К. г. достигает 45 МВт.

ЛбПАСТНО-РЕГУЛЙРУЕМАЯ ТУРБИНА, турбина Томана, — разновидность гидравлич. поворотно-лопастной турбины, у к-рой направляющий аппарат или вовсе, отсутствует, или имеет жёстко закреплённые лопатки, к-рые выполняют ф-цию только направителя потока. Турбина регулируется поворотом лопастей рабочего колеса. Снижение кпд при отклонении нагрузки от оптимума у Л.-р. т. меньше, чем у пропеллерной, но условия регулирования хуже. Л.-р. т. применяются гл. обр. на маломощных установках.

Схема поворотно-лопастной турбины: 1 — направляющий аппарат; г — рабочее колесо

3) веса поворотно-лопастной турбины диаметром 3,6 м на 21 т (15%) при повышении мощности с 11 000 до 12500 кет;

4) веса поворотно-лопастной турбины диаметром 9 м на 120 m (10%);

5) веса поворотно-лопастной турбины диаметром 8 м на 30 т.

Первый метод расчета лопастей поворотно-лопастной турбины, основанный на гипотезе цилиндрических сечений, был создан на основе развивающейся прикладной аэродинамики и заключался в использовании для определения возникающих на лопастях сил теоремы Н. Е. Жуковского о подъемной силе на крыле. Этот метод, названный методом подъемных сил, был использован Н. Е. Жуковским и его учениками еще в 1910—1914 гг. для расчета лопастей гребных винтов, винтов самолетов и крыльев ветряков. Дальнейшее развитие метод подъемных сил получил в работах Г. Ф. Проскуры. Расчет лопастей по этому методу сводился к подбору из атласа для каждого цилиндрического сечения аэродинамического профиля, который по своим характеристикам (коэффициенты подъемной силы Су и профильного сопротивления Сх), найденным путем продувок в трубе, удовлетворяет заданным условиям.

Книга посвящена проблеме динамической прочности рабочих колес турбомашин различного назначения. Основой изложения является общая теория колебаний упругих поворотно-симметричных систем. Рассматриваются методы расчета, анализируются спектры и специфика колебаний рабочих колес. Приведены результаты расчетов и экспериментов, отражены особенности колебаний рабочих колес с нарушенной симметрией.

Таким образом, в спектрах поворотно-симметричных систем всегда присутствует множество пар линейно-независимых форм колебаний с совпадающими частотами. Для определения спектра любой поворотно-симметричной системы нет нужды решать все S уравнений вида (1.10) для всех т из последовательности (1.8). Это достаточно сделать лишь для плотной последовательности целых чисел:

Пусть Nm — число собственных частот, принадлежащих группе tn, тогда для всех других групп оно будет тем же: NI.= Nm. Принимая во внимание равенство числа групп спектра и порядка поворотной симметрии, общее число собственных частот всей системы Л'С = Л/Г5. Очевидно, что Nc = nc, а также nc=.nnS для поворотно-симметричных систем, где пс — число степеней свободы масс системы; пп — число степеней свободы масс периода. Следовательно, hT—Ncl$=nn, т. е. число собственных частот любой группы спектра соответствует числу степеней свободы масс периода. Если поворотно-симметричная система имеет распределенные параметры, или она представлена, как содержащая элементы такой структуры, то бесконечное счетное множество собственных частот ее спект,-ра распадается на S -бесконечных счетных подмножеств, принадлежащих различным группам т, для каждой из которых Nm=

Присутствие двукратных собственных частот (пар форм с совпадающими частотами) — фундаментальное свойство спектров поворотно-симметричных систем. С ним связаны специфические особенности колебаний таких систем.

Поскольку изменение та 'не отряжается на качественной структуре оператора в уравнении (1.10), следует ожидать непрерывности изменения каждой частотной функции в зависимости от изменения та.. Анализ спектров - многих поворотно-симметричных систем подтверждает это/ При графическом изображении частотные функции являются непрерывными кривыми, не имеющими разрывов и разрывов своих производных, которые стремятся к нулю при rna->Q и при та-^-п. Обычно эти кривые взаимно не пересекаются, за .исключением особых случаев (см. рис. 6.13).

Спектры частот поворотно-симметричных систем с формально пониженным порядком симметрии. Пусть система (рис. 1.5), имея главный порядок симметрии 5ГЛ = 24, рассматривается как система, имеющая 5=8. Тогда ее частотная кривая, отражая не изменившийся спектр частот системы с 5ГЛ = 24, на изображающей цилиндрической поверхности представится более сложной зеркально-симметричной кривой с точками самопересечения при та —О и тос = я (рис. 1.6). Теперь, хотя частотная кривая по-прежнему одна, каждой группе спектра принадлежат уже три собственных частоты, что соответствует числу степеней свободы масс .нового периода системы. По одной двукратной собственной частоте появилось в группах т = 0 и m=S/2=4 (точки самопересечения). Общее число собственных частот с учетом их двухкратности, естественно, не изменилось. При 5ГЛ = 24 общее число собственных частот 24, из них 2 однократных и 11 двукратных.

Графическое представление спектров частот. Использование частотных кривых с дискретным выделением на них собственных частот, когда они нанесены на изображающую цилиндрическую поверхность, облегчает восприятие спектра частот поворотно-симметричной системы как органически целого, претерпевшего те или иные изменения, при изменении факторов, влияющих на него. Это особенно важно при -расчетно-теоретических и экспериментальных исследованиях сложных поворотно-симметричных систем, к которым, в частности, относятся рабочие колеса современных турбома-

Таким представлением спектров поворотно-симметричных систем будем пользоваться и далее с отражением дискретного изменения" m в интервале целых положительных чисел 0<т<5/2 взамен интервала —S/2
Такой закон окружного распределения амплитуд далее условно назовем равномерно-дискретным гармоническим законом (рис. 1.9). Дискретность окружного распределения амплитуд четко выражается для поворотно-симметричных систем стержневой

Рассмотрение форм колебаний систем в таком аспекте способствует развитию качественных представлений о структуре спектров форм сложных поворотно-симметричных систем, когда они образованы трансформацией систем с одним порядкам симметрии в системы с пониженным порядком симметрии. Так, в частности, обстоит дело при стыковке осешмметричного диска с набором одинаковых рабочих лопаток, когда система с 5Гл=°° приобретает порядок симметрии, равный числу лопаток.

Равномерно-дискретные ряды Фурье, именуемые иногда конечными рядами Фурье, по отношению к вопросам колебаний поворотно-симметричных систем являются естественным математическим аппаратом.